La domanda principale a cui una persona deve conoscere la risposta per comprendere correttamente l'immagine del mondo è che cosa è una sostanza in chimica. Questo concetto si forma in età scolare e guida il bambino nell'ulteriore sviluppo. Quando inizi a studiare chimica, è importante trovare un terreno comune con essa a livello quotidiano, questo ti consente di spiegare in modo chiaro e semplice determinati processi, definizioni, proprietà, ecc.
Purtroppo, a causa dell'imperfezione del sistema educativo, molte persone perdono alcune nozioni fondamentali. Il concetto di "sostanza in chimica" è una sorta di pietra angolare, la tempestiva assimilazione di questa definizione dà a una persona il giusto inizio nel successivo sviluppo nel campo delle scienze naturali.
Formazione del concetto
Prima di passare al concetto di materia, è necessario definire quale sia l'argomento della chimica. Le sostanze sono ciò che la chimica studia direttamente, le loro trasformazioni reciproche, la struttura e le proprietà. In senso generale, la materia è ciò di cui sono fatti i corpi fisici.
Allora, cos'è una sostanza in chimica? Formiamo una definizione passando da un concetto generale ad uno puramente chimico. La sostanza è un certo tipo di materia, avente necessariamente una massa, chepuò essere misurato. Questa caratteristica distingue la materia da un altro tipo di materia: un campo che non ha massa (elettrico, magnetico, biocampo, ecc.). La materia, a sua volta, è ciò di cui siamo fatti noi e tutto ciò che ci circonda.
Una caratteristica leggermente diversa della materia, che determina di cosa è fatta - questo è già un argomento di chimica. Le sostanze sono formate da atomi e molecole (alcuni ioni), il che significa che qualsiasi sostanza costituita da queste unità formula è una sostanza.
Sostanze semplici e complesse
Dopo aver imparato la definizione di base, puoi passare a complicarla. Le sostanze sono disponibili in diversi livelli di organizzazione, cioè semplici e complessi (o composti): questa è la prima divisione in classi di sostanze, la chimica ha molte divisioni successive, dettagliate e più complesse. Questa classificazione, a differenza di molte altre, ha confini rigorosamente definiti, ogni connessione può essere chiaramente attribuita a una delle specie che si escludono a vicenda.
Una sostanza semplice in chimica è un composto costituito da atomi di un solo elemento della tavola periodica di Mendeleev. Di norma, si tratta di molecole binarie, cioè costituite da due particelle collegate attraverso un legame covalente non polare: la formazione di una coppia di elettroni solitari comune. Quindi, gli atomi dello stesso elemento chimico hanno un'elettronegatività identica, cioè la capacità di mantenere una densità elettronica comune, quindi non viene spostata su nessuno dei partecipanti al legame. Esempi di sostanze semplici (non metalli) -idrogeno e ossigeno, cloro, iodio, fluoro, azoto, zolfo, ecc. Una molecola di una sostanza come l'ozono è composta da tre atomi e tutti i gas nobili (argon, xeno, elio, ecc.) Sono costituiti da uno. Nei metalli (magnesio, calcio, rame, ecc.) esiste un proprio tipo di legame - metallico, che si realizza a causa della socializzazione degli elettroni liberi all'interno del metallo e non si osserva la formazione di molecole in quanto tali. Quando si registra una sostanza metallica, viene indicato semplicemente il simbolo dell'elemento chimico senza alcun indice.
Una sostanza semplice in chimica, di cui sono stati forniti esempi sopra, differisce da una complessa nella sua composizione qualitativa. I composti chimici sono formati da atomi di elementi diversi, da due o più. In tali sostanze avviene un legame di tipo covalente polare o ionico. Poiché atomi diversi hanno un'elettronegatività diversa, quando si forma una coppia di elettroni comune, si sposta verso un elemento più elettronegativo, che porta a una polarizzazione comune della molecola. Il tipo ionico è un caso estremo di quello polare, quando una coppia di elettroni passa completamente a uno dei partecipanti al legame, quindi gli atomi (o gruppi di essi) si trasformano in ioni. Non esiste un confine chiaro tra questi tipi, il legame ionico può essere interpretato come un covalente fortemente polare. Esempi di sostanze complesse sono acqua, sabbia, vetro, sali, ossidi, ecc.
Modifiche alle sostanze
Le sostanze che sono chiamate semplici in re altà hanno una caratteristica unica che non è inerente a quelle complesse. Alcuni elementi chimici possono formare diverse formesostanza semplice. La base è ancora un elemento, ma la composizione quantitativa, la struttura e le proprietà distinguono radicalmente tali formazioni. Questa caratteristica è chiamata allotropia.
Ossigeno, zolfo, carbonio e altri elementi hanno diverse modifiche allotropiche. Per l'ossigeno, questi sono O2 e O3, il carbonio fornisce quattro tipi di sostanze: carabina, diamante, grafite e fullereni, la molecola di zolfo è modificazione rombica, monoclina e plastica. Una sostanza così semplice in chimica, i cui esempi non sono limitati a quelli sopra elencati, è di grande importanza. In particolare, i fullereni sono usati come semiconduttori in tecnologia, fotoresistenze, additivi per la crescita di film di diamante e per altri scopi, e in medicina sono potenti antiossidanti.
Cosa succede alle sostanze?
Ogni secondo dentro e intorno c'è una trasformazione di sostanze. La chimica considera e spiega quei processi che accompagnano un cambiamento qualitativo e/o quantitativo nella composizione delle molecole che reagiscono. Parallelamente, spesso interconnesse, avvengono anche trasformazioni fisiche, caratterizzate solo da un cambiamento nella forma, nel colore delle sostanze o nello stato di aggregazione e alcune altre caratteristiche.
I fenomeni chimici sono reazioni di interazione di vario genere, ad esempio composti, sostituzioni, scambi, decomposizioni, reversibili, esotermiche, redox, ecc., a seconda della variazione del parametro di interesse. I fenomeni fisici includono: evaporazione, condensazione, sublimazione, dissoluzione, congelamento, conducibilità elettricaeccetera. Spesso si accompagnano a vicenda, ad esempio, i fulmini durante un temporale sono un processo fisico e il rilascio di ozono sotto la sua azione è chimico.
Proprietà fisiche
Una sostanza in chimica è una materia che ha determinate proprietà fisiche. In base alla loro presenza, assenza, grado e intensità, si può prevedere come si comporterà una sostanza in determinate condizioni, oltre a spiegare alcune caratteristiche chimiche dei composti. Quindi, ad esempio, punti di ebollizione elevati di composti organici che contengono idrogeno e un eteroatomo elettronegativo (azoto, ossigeno, ecc.) Indicano che un tale tipo di interazione chimica come un legame idrogeno si manifesta in una sostanza. Grazie alla conoscenza di quali sostanze hanno la migliore capacità di condurre la corrente elettrica, cavi e fili dei cavi elettrici sono realizzati con determinati metalli.
Proprietà chimiche
Creazione, ricerca e studio dell' altra faccia della medaglia delle proprietà è la chimica. Le proprietà delle sostanze dal suo punto di vista sono la loro reattività all'interazione. Alcune sostanze sono estremamente attive in questo senso, ad esempio metalli o qualsiasi agente ossidante, mentre altre, gas nobili (inerti), praticamente non entrano in reazioni in condizioni normali. Le proprietà chimiche possono essere attivate o passivate secondo necessità, a volte senza troppe difficoltà e in alcuni casi non facilmente. Gli scienziati trascorrono molte ore nei laboratori, attraverso tentativi ed errori, per raggiungere i loro obiettivi.obiettivi, a volte non vengono raggiunti. Modificando i parametri ambientali (temperatura, pressione, ecc.) o utilizzando composti speciali - catalizzatori o inibitori - è possibile influenzare le proprietà chimiche delle sostanze, e quindi l'andamento della reazione.
Classificazione delle sostanze chimiche
Tutte le classificazioni si basano sulla divisione dei composti in organici e inorganici. L'elemento principale della sostanza organica è il carbonio, che si combina tra loro e l'idrogeno, gli atomi di carbonio formano uno scheletro di idrocarburo, che viene poi riempito con altri atomi (ossigeno, azoto, fosforo, zolfo, alogeni, metalli e altri), si chiude in cicli o rami, giustificando così un'ampia varietà di composti organici. Ad oggi, la scienza conosce 20 milioni di tali sostanze. Mentre ci sono solo mezzo milione di composti minerali.
Ogni composto è individuale, ma ha anche molte caratteristiche simili ad altri per proprietà, struttura e composizione, su questa base c'è un raggruppamento in classi di sostanze. La chimica ha un alto livello di sistematizzazione e organizzazione, è una scienza esatta.
Sostanze inorganiche
1. Gli ossidi sono composti binari con ossigeno:
a) acido - quando interagiscono con l'acqua, danno acido;
b) basic - quando interagiscono con l'acqua, danno una base.
2. Gli acidi sono sostanze costituite da uno o più protoni idrogeno e un residuo acido.
3. Basi (alcali) - costituite da uno o più gruppi ossidrile e un atomo di metallo:
a) idrossidi anfoteri - mostrano proprietà sia degli acidi che delle basi.
4. I sali sono il risultato di una reazione di neutralizzazione tra un acido e un alcali (una base solubile), costituito da un atomo di metallo e uno o più residui acidi:
a) sali acidi - l'anione del residuo acido contiene un protone, risultato della dissociazione incompleta dell'acido;
b) sali basici - un gruppo ossidrile è legato al metallo, risultato della dissociazione incompleta della base.
Composti organici
Ci sono moltissime classi di sostanze nella materia organica, è difficile ricordare un tale volume di informazioni in una volta. La cosa principale è conoscere le divisioni di base in composti alifatici e ciclici, carbociclici ed eterociclici, saturi e insaturi. Gli idrocarburi hanno anche molti derivati in cui l'atomo di idrogeno è sostituito da alogeno, ossigeno, azoto e altri atomi, oltre a gruppi funzionali.
La sostanza in chimica è la base dell'esistenza. Grazie alla sintesi organica, una persona oggi ha un'enorme quantità di sostanze artificiali che sostituiscono quelle naturali e non hanno analoghi nelle loro caratteristiche in natura.
